Zamrożone plemniki myszy które spędziły 6 lat na orbicie poczęły 8 zdrowych “kosmicznych myszy”

Zdrowe „kosmiczne młode” urodziły się z liofilizowanych mysich plemników, które krążyły wokół planety przez prawie sześć lat na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS), zgodnie z nowym badaniem.

To dobra wiadomość, ponieważ promieniowanie niszczące DNA na ISS jest ponad 100 razy silniejsze niż na Ziemi. Poza ISS, która wciąż jest osłonięta przed promieniowaniem pola magnetycznego naszej planety, promieniowanie jest jeszcze silniejsze.

„Bardzo ważne jest zbadanie wpływu promieniowania kosmicznego nie tylko na żywe organizmy, ale także na przyszłe pokolenia przed nadejściem „ery kosmicznej” – napisali autorzy w artykule. „Promieniowanie kosmiczne może powodować uszkodzenia DNA komórek i obawy o dziedziczenie mutacji u potomstwa po głębokiej eksploracji kosmosu”.

Jeśli ludzkie plemniki są podobnie odporne w kosmosie, a Ziemia w przyszłości stanie się niezdatna do życia, wówczas liofilizowane plemniki mogą potencjalnie odgrywać rolę w ponownym zaludnianiu kolonii kosmicznych.

Ponieważ zmiany klimatyczne i potencjalna apokaliptyczna przyszłość zmuszają ludzi do spojrzenia poza granice naszej planety na możliwe do zamieszkania planety lub księżyce w kosmosie, naukowcy próbują zrozumieć, czy promieniowanie kosmiczne uszkodziłoby DNA ssaków i innych zwierząt i uniemożliwiłoby reprodukcję i utrzymać ludzkość przy życiu.

Zarodki rozwijały się normalnie w laboratorium po zapłodnieniu nasieniem liofilizowanym i przechowywanym w kosmosie. Widzimy je tutaj w stadium ośmiu komórek. (Źródło zdjęcia: Teruhiko Wakayama, Uniwersytet Yamanashi)

Ale nie ma łatwego sposobu na zbadanie długoterminowego wpływu promieniowania kosmicznego na materiały biologiczne, napisali autorzy. Trudno jest sprowadzać żywe zwierzęta lub komórki do ISS, najbliższego centrum kosmicznego dla takich badań, ponieważ komórki te wymagają ciągłej konserwacji.

Według artykułu większość badań dotyczących wpływu promieniowania kosmicznego nie została wykonana w kosmosie, ale w warunkach naśladujących przestrzeń kosmiczną. To wyzwanie, ponieważ promieniowanie kosmiczne obejmuje wiele rodzajów cząstek energetycznych – takich jak wiatr słoneczny, słoneczne promienie kosmiczne i galaktyczne promienie kosmiczne – których nie można odtworzyć na Ziemi.

W nowym badaniu japońscy naukowcy odkryli nowatorską metodę badania promieniowania na plemnikach ssaków. Naukowcy liofilizowali nasienie myszy, technika, która pozwoliła na przechowywanie plemników w temperaturze pokojowej przez ponad rok.

To umożliwiło zespołowi wypuszczenie plemników na ISS bez konieczności zamrażania. Według artykułu, odwodnienie plemników również utrzymywało niskie koszty wystrzeliwania dzięki użyciu „lekkich i małych” ampułek do przechowywania plemników.

Plemniki zostały wystrzelone na ISS w sierpniu 2013 r., a po ich przybyciu astronauci przechowywali je w zamrażarce w temperaturze minus 139 stopni Fahrenheita (minus 95 stopni Celsjusza). Część próbek wróciła po dziewięciu miesiącach, część po dwóch latach i dziewięciu miesiącach, a ostatnia po pięciu latach i 10 miesiącach — najdłużej przechowywane próbki biologiczne na ISS.

Po dziewięciu miesiącach naukowcy stwierdzili nieco więcej uszkodzeń DNA plemników i jąder gamet męskich niż u zdrowych osób z grupy kontrolnej, ale wskaźniki zapłodnienia i urodzeń były podobne, poinformowali w artykule opublikowanym w 2017 roku w Proceedings of the National Academy of Sciences

Długotrwałe efekty kosmiczne

W nowym badaniu naukowcy zbadali resztę próbek nasienia. Użyli tak zwanych „plastikowych detektorów śladu jądrowego”, urządzenia złożonego z polimerów, które są wrażliwe na naładowane cząstki, oraz „dozymetrii termoluminescencyjnej”, urządzenia, które pochłania i zatrzymuje energię promieniowania, aby dowiedzieć się, ile promieniowania pochłonął plemnik. Następnie zbadali stopień uszkodzenia DNA jąder plemników.

Odkryli, że plemniki wchłaniają około 0,61 milisiwerta (mSv)/dzień. Dla porównania, limit NASA dla astronautów narażonych na promieniowanie na niskiej orbicie okołoziemskiej wynosi około 50 mSv/rok lub 0,14 mSv/dzień, według NASA. Naukowcy odkryli, że długotrwałe przechowywanie na pokładzie ISS nie uszkadza znacząco DNA plemników.

Po nawodnieniu nasienia wstrzyknęli go samicom myszy i odkryli, że myszy urodziły osiem zdrowych młodych. Te młode nie wykazywały różnic w ekspresji genów w porównaniu z grupą kontrolną — osiem młodych pochodzących z nasienia zachowanego w ten sam sposób na Ziemi.

„Jak dotąd jest to jedyna metoda, która została wykorzystana do zbadania wpływu promieniowania kosmicznego na następną generację” – napisali autorzy.

Naukowcy potraktowali także liofilizowane plemniki myszy promieniami rentgenowskimi na Ziemi i odkryli, że plemniki wystawione na takie promieniowanie mogą nadal produkować zdrowe młode. Naukowcy zauważyli, że chociaż istnieją różnice w uszkodzeniach DNA spowodowanych promieniowaniem rentgenowskim i promieniowaniem kosmicznym, szacują, że liofilizowane mysie plemniki mogą być zachowane na ISS przez ponad 200 lat, zanim staną się niezdolne do życia.

Mimo to nie jest jeszcze jasne, jak wyniki przełożyłyby się na ludzkie embriony.

Liofilizowane plemniki wykazywały „silną tolerancję” promieniowania kosmicznego. Autorzy stawiają hipotezę, że może to być spowodowane brakiem cząsteczek wody w zamrożonych komórkach; Uważa się, że promieniowanie indukuje uszkodzenia DNA przez wolne rodniki, wytwarzane w wyniku interakcji cząstek energetycznych z cząsteczkami wody wewnątrz komórek – napisali naukowcy.

Mimo to ISS nie jest świetnym przykładem dla głębokiego kosmosu, ponieważ wciąż krąży w ochronnym polu magnetycznym Ziemi. Według badania, gęsto jonizujące promieniowanie cząstek z głębokiej przestrzeni kosmicznej może powodować większe uszkodzenia DNA w komórkach. Takie eksperymenty można odtworzyć, powiedzmy, w planowanej przez NASA Lunar Orbital Platform-Gateway, bezzałogowej stacji orbitującej na Księżycu, napisali.

Co więcej, jeśli ta metoda okaże się niezawodnym sposobem na zachowanie plemników lub komórek rozrodczych, „w dalekiej przyszłości podziemne magazyny na Księżycu, takie jak rury lawowe, mogłyby być jednymi z najlepszych miejsc do przedłużonej lub stałej konserwacji ze względu na bardzo niskie temperatury, ochronę przed promieniowaniem kosmicznym przez grube warstwy skały macierzystej i całkowitą izolację od wszelkich katastrof na Ziemi” – napisali naukowcy. „Odkrycia te są niezbędne i ważne dla rozwoju ludzkości w epoce kosmicznej”.

Źródło: Yasemin Saplakoglu

Evaluating the long-term effect of space radiation on the reproductive normality of mammalian sperm preserved on the International Space Station

Healthy offspring from freeze-dried mouse spermatozoa held on the International Space Station for 9 months

Healthy offspring from freeze-dried mouse spermatozoa held on the International Space Station for 9 months

Zdjęcie: Teruhiko Wakayama, University of Yamanashi

Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x